模塊化設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)思想上是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種創(chuàng)新，早期模塊化設(shè)計(jì)多采用手工操作管理，缺乏現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)和管理手段，不能充分發(fā)揮模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)越性[21]。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)向各行各業(yè)的滲透及以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為主體的現(xiàn)化設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，模塊化設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)手段上已有了極大的不同，形成了以計(jì)算機(jī)為工具、以模塊化設(shè)計(jì)為目標(biāo)的各種學(xué)科交叉融合的新型技術(shù)領(lǐng)域，如計(jì)算機(jī)輔助模塊化設(shè)計(jì)、模糊模塊化設(shè)計(jì)、智能模塊化設(shè)計(jì)、優(yōu)化模塊化設(shè)計(jì)等等，這些手段反過來又促進(jìn)了模塊化設(shè)計(jì)思想的發(fā)展。例如，早期的模塊化設(shè)計(jì)主要追求功能的實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在則要求模塊化產(chǎn)品生命周期全過程多目標(biāo)的權(quán)衡、分配及綜合決策，如開發(fā)周期短，易于回收、裝配、維修，產(chǎn)品報(bào)廢后某些模塊仍可再利用，模塊可以升級(jí)、重新設(shè)置等。綜合起來，現(xiàn)代模塊化設(shè)計(jì)呈現(xiàn)以下幾種趨勢(shì)。
1）各種數(shù)學(xué)方法（模糊數(shù)學(xué)、優(yōu)化等）引入模塊化設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)，如模塊的劃分、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模塊評(píng)價(jià)、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化等
2）不同層次計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)的滲透，如二維繪圖、實(shí)體造型、特征建模、概念設(shè)計(jì)、曲面設(shè)計(jì)、裝配模擬等軟件均可用于模塊化設(shè)計(jì)之中。
3）數(shù)據(jù)庫技術(shù)及成組技術(shù)的應(yīng)用。產(chǎn)品系列型譜確定之后，在系列功能模塊設(shè)計(jì)時(shí)，采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)及成組技術(shù)[21]，首先對(duì)一系列模塊的功能、結(jié)構(gòu)特征、方位、接合面的形狀、形式、尺寸、精度、特性、定位方式進(jìn)行分類編碼，以模塊為基本單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，存儲(chǔ)在模塊數(shù)據(jù)庫中。具體設(shè)計(jì)某個(gè)產(chǎn)品時(shí)，首先據(jù)功能及結(jié)構(gòu)要求形成編碼，據(jù)編碼在數(shù)據(jù)庫中查詢，若查出滿足要求的模塊，則進(jìn)行組合，聯(lián)接；否則，則調(diào)出功能和結(jié)構(gòu)相似的模塊進(jìn)行修改。組合聯(lián)接好之后，與相應(yīng)的圖形庫連接，形成整機(jī)。分類編碼識(shí)別從技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)一些，另有一些研究者正在研究更為直觀的圖形識(shí)別。
4）模塊化產(chǎn)品建模技術(shù)。與產(chǎn)品建模技術(shù)同步，模塊化產(chǎn)品模型有其自身的特點(diǎn)。目前研究的建模技術(shù)有三維實(shí)體建模、特征建模、基于STEP的建模等。
5）人工智能的滲透。模塊的劃分、創(chuàng)建、組合、評(píng)價(jià)過程，除用到數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)處理外，更重要的是大量設(shè)計(jì)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和推理的綜合運(yùn)用。因此，應(yīng)用人工智能勢(shì)在必行，參考文獻(xiàn) [22]的作者在對(duì)加工中心總體方案進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)時(shí)，研制開發(fā)了基于知識(shí)的智能CAD系統(tǒng)。
6）生命周期多目標(biāo)綜合。并行工程要求在設(shè)計(jì)階段就考慮從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢整個(gè)生命周期的所有因素。在模塊化設(shè)計(jì)中，不同目標(biāo)導(dǎo)致模塊化的方法與結(jié)果不同，各種目標(biāo)在對(duì)模塊的要求方面相互沖突，在同一個(gè)產(chǎn)品中，不同模塊對(duì)目標(biāo)的追求也不一致，這就需要對(duì)各目標(biāo)綜合考慮、權(quán)衡、合理分配[23]，取得相對(duì)滿意的結(jié)果。專家系統(tǒng)、模糊數(shù)學(xué)、優(yōu)化等手段都在這一領(lǐng)域獲得了充分的發(fā)展空間。
參考文獻(xiàn)[23]的作者研究開發(fā)了一種集成的針對(duì)產(chǎn)品整個(gè)生命周期各個(gè)目標(biāo)的模塊化設(shè)計(jì)方法，可用于新產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)、現(xiàn)有非模塊化產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)及現(xiàn)有模塊化產(chǎn)品的改進(jìn)模塊化設(shè)計(jì)（例如，數(shù)個(gè)零件組合成一個(gè)模塊來實(shí)現(xiàn)）。其方法如下：
① 確定該模塊化產(chǎn)品的問題域。包括：要達(dá)到的目標(biāo)、功能、目標(biāo)的重要性程度；對(duì)總目標(biāo)總功能起作用且對(duì)模塊化設(shè)計(jì)方法有關(guān)的各種因素進(jìn)行描述、定義；設(shè)計(jì)種類（全新設(shè)計(jì)、適應(yīng)型設(shè)計(jì)、變型設(shè)計(jì)）；生命周期；設(shè)計(jì)規(guī)模等。
② 設(shè)計(jì)任務(wù)分解。首先，把產(chǎn)品分解為部件、組件。若是開發(fā)性設(shè)計(jì)，則構(gòu)造出功能結(jié)構(gòu)框架；對(duì)適應(yīng)性設(shè)計(jì)，則從現(xiàn)有產(chǎn)品中列出構(gòu)件表。之后，列出模塊化設(shè)計(jì)各模塊的目標(biāo)（包括單個(gè)目標(biāo)或集成目標(biāo)）。
③ 針對(duì)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，從裝配過程、空間幾何關(guān)系（定位、夾緊方式）、實(shí)現(xiàn)功能種類（動(dòng)力傳遞、能量傳遞、信號(hào)傳遞等）等幾方面對(duì)零件進(jìn)行分析，定義出量化的對(duì)目標(biāo)的影響因素值及兩兩零件相連的重要性程度值，正則化后形成交叉關(guān)系矩陣。
④ 模塊設(shè)計(jì)。加入適當(dāng)?shù)募s束條件（某個(gè)零件屬于某個(gè)特定的模塊、預(yù)定的模塊數(shù)量等，功能與相互關(guān)系也是約束），采用基于基因的遺傳算法，創(chuàng)建模塊，形成一個(gè)零件數(shù)量減少的模塊化產(chǎn)品；若用戶對(duì)結(jié)果不滿意，可以對(duì)約束、目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，再行迭代，求出另外一種或多種方案。
7）上述各種研究綜合應(yīng)用，形成適用的單項(xiàng)或集成的商業(yè)化軟件系統(tǒng)
從總的產(chǎn)品設(shè)計(jì)份額來看，國內(nèi)機(jī)械行業(yè)模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)用并不是十分廣泛。究其原因，在于機(jī)械產(chǎn)品本身的復(fù)雜性及多樣化，雖然有種種新的設(shè)計(jì)技術(shù)，但模塊化設(shè)計(jì)還需要做大量的基礎(chǔ)工作，其中最主要的是對(duì)大量現(xiàn)有零部件結(jié)構(gòu)、功能、接合部件作認(rèn)真的分析、規(guī)范化、分類，建立一系列一整套相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，吸取計(jì)算機(jī)軟件行業(yè)的軟件工程規(guī)范、硬件行業(yè)的總線標(biāo)準(zhǔn)、各類圖形圖像處理軟件之間的接口標(biāo)準(zhǔn)等成功的經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)模塊化設(shè)計(jì)的發(fā)展。當(dāng)然，這是一項(xiàng)巨大的工程，也是模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)用普及的必經(jīng)之路。
